分析探究PLC可編程序控制器應(yīng)用的未來發(fā)展

摘 要：目前，PLC可編程控制系統(tǒng)主要應(yīng)用在工業(yè)行業(yè)，在部分特定領(lǐng)域，傳統(tǒng)的繼電式的系統(tǒng)已經(jīng)成果淘汰品，隨著微電子科技技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，PLC可編程序控制器技術(shù)水平逐步提高，其應(yīng)用普及開來，未來的發(fā)展趨勢(shì)也逐漸明朗起來，本文作者針對(duì)可編程序控制器的產(chǎn)生、應(yīng)用及未來發(fā)展作主要論述。

關(guān)鍵詞：可編程序控制器；自動(dòng)化；未來發(fā)展

可編程序控制器也就是我們俗稱的PLC，是一種通過進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算進(jìn)行操作的電子系統(tǒng)，其存儲(chǔ)器是可編程的，能夠?qū)τ脩舻闹噶钸M(jìn)行存儲(chǔ)，按照用戶固有的指令程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，以及定時(shí)計(jì)數(shù)、算數(shù)操作等，同時(shí)通過參數(shù)化的模擬輸入，輸出信息控制機(jī)械生產(chǎn)。可編程序控制器的出現(xiàn)是工業(yè)自動(dòng)化控制的衍生，伴隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，以微型處理器為核心的可編程序控制器，再應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)，功能逐漸多元化并不斷增強(qiáng)，可能在不久的將來，隨著更多先進(jìn)技術(shù)的不斷融入，可編程序控制器的定義將會(huì)得到補(bǔ)充與完善。可編程控制器自問世以來，從接線邏輯發(fā)展到存儲(chǔ)邏輯，一直到現(xiàn)在的邏輯控制的數(shù)字控制階段，功能性無疑逐漸增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域隨之?dāng)U大，不僅實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備的控制，到過程集散式控制以及遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制的模式發(fā)展，如今在可編程序控制器在處理參數(shù)、模擬量、以及數(shù)字信息的運(yùn)算，人機(jī)交互方面都取得了巨大的進(jìn)步，在工業(yè)控制領(lǐng)域，可編程控制器儼然成為了工業(yè)發(fā)展中的主流，并發(fā)揮著越來越大的作用。

一、PLC可編程序控制器概述

1.歷史中的可編程序控制器

20世紀(jì)60年代，第一臺(tái)可編程序控制器在美國問世，最初的功能僅僅包括邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等，控制器功能單一、結(jié)構(gòu)簡單，特別是硬件配置上在當(dāng)時(shí)社會(huì)集成電路無法進(jìn)行大規(guī)模甚至是量產(chǎn)的情況下，以磁芯存儲(chǔ)器為核心的可編程序控制器的儲(chǔ)存量與指令量是有限的，而且在功能使用方面，控制器機(jī)型較少，體積較大，無法在各個(gè)方面普及開來，隨著70年代，集成電路的發(fā)展與推廣，可編程序控制器也隨之發(fā)生了巨大的進(jìn)步，功能性方面的增強(qiáng)主要表現(xiàn)在能與計(jì)算機(jī)接口相連并增加數(shù)值運(yùn)算、模擬運(yùn)算等，隨著軟件自我診斷程序的出現(xiàn)，可編程序控制器的可靠性得到進(jìn)一步提升；一直到80年代，微處理器的技術(shù)水平達(dá)到一定高度，單片機(jī)微處理器以及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器也大規(guī)模的普及開來，可編程序控制器處理器增加，數(shù)據(jù)處理能力大大提升，對(duì)于遠(yuǎn)程通信及I/O也開始支持，另外輔助功能上，浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)、列表等輔助功能也逐漸被涵蓋進(jìn)可編程序控制器中，容錯(cuò)率得到提高；到90年代，計(jì)算機(jī)信息化浪潮促使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及應(yīng)用，32位微處理器構(gòu)成的超大規(guī)模集成電路無疑已經(jīng)完全將傳統(tǒng)邏輯控制裝置取代，并不斷的擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

2.可編程序控制器的組成及工作原理

正如上文可編程序控制器的含義中所述，可編程控制器其實(shí)質(zhì)作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)的組成主要包括：處理器，能進(jìn)行邏輯處理和數(shù)字運(yùn)算的中央處理器，是整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”核心，控制系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)各個(gè)部分的工作；存儲(chǔ)器，主要同于存放用戶指令與邏輯變量相關(guān)信息；接口電路，連接PLC可編程序控制器與外界設(shè)備聯(lián)系的主要方式，如I/O接口、顯示器接口以及設(shè)備擴(kuò)展接口；電路，信號(hào)的輸入、輸出主要通過信號(hào)轉(zhuǎn)換方式經(jīng)設(shè)備放大處理后進(jìn)行其他方向的傳遞；最后就是系統(tǒng)電源，也就是保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的能源，也隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展變得高效起來。

PLC可編程序控制器的工作原理：按照用戶要求將編好的程序存儲(chǔ)到CPU中，工作時(shí)控制器按照邏輯算法周期性的循環(huán)掃描指令程序，經(jīng)過輸入信號(hào)采集、程序執(zhí)行以及輸出構(gòu)成工作周期，完成整個(gè)運(yùn)行過程。

二、可編程序控制器在工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展

1.自動(dòng)化領(lǐng)域中的可編程序控制器

我國PLC技術(shù)目前在金屬冶煉、石油開采、化工建材、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸?shù)戎T多行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的使用，其中主要的功能使用上，包括：（1）開關(guān)邏輯控制。一定程度上會(huì)，開關(guān)邏輯控制對(duì)傳統(tǒng)繼電器電路的更新?lián)Q代具有促進(jìn)作用，比如簡單的順序控制，因此在多機(jī)群的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，還是具有很大的使用空間，例如注塑機(jī)、組合機(jī)床等；（2）過程控制。在工業(yè)加工的過程中間，加工條件、溫度、濕度、壓力等模擬變量的存在需要相應(yīng)的PLC控制算法來進(jìn)行計(jì)算處理，形成主要的閉環(huán)控制；（3）運(yùn)動(dòng)控制。自驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)時(shí)，需要進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，在單軸或者多軸位置控制模塊得到廣泛應(yīng)用，如機(jī)床、電梯等；（4）數(shù)據(jù)處理。PLC的處理器隨著性能的提升能夠進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、傳送的過程中，數(shù)據(jù)的采集、分析、處理需要進(jìn)行統(tǒng)一的表、位操作；（5）網(wǎng)絡(luò)通信。在現(xiàn)代可編程序控制器中，PLC需要與外界及其他智能設(shè)備之間進(jìn)行通訊，如工廠自動(dòng)化的發(fā)展，就以此為基礎(chǔ)不斷開發(fā)利用。

2.可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì)

可編程序控制器在不斷發(fā)展的道路上，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，能夠在各種條件下甚至極端惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定工作，同時(shí)PLC的功能完善、適用性強(qiáng)，各種規(guī)模、各種系列化的產(chǎn)品均已形成，不僅展現(xiàn)了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，在科學(xué)控制領(lǐng)域的高精度化，CNC數(shù)控加工中心、人機(jī)交互界面等各種控制系統(tǒng)中，得到進(jìn)步一開發(fā)，另外，其操作性簡便，易于管理、學(xué)習(xí)。正因?yàn)槿绱素S富的功能與特點(diǎn)，可編程序控制器未來的發(fā)展是備受關(guān)注的，當(dāng)前的研究熱點(diǎn)主要分為以下幾個(gè)方面：（1）產(chǎn)品規(guī)?；l(fā)展以及產(chǎn)品微型化發(fā)展，隨著微型處理器技術(shù)的不斷成熟，未來的PLC將會(huì)呈現(xiàn)“集成化”的發(fā)展，功能拼接更加多元化；（2）智能模塊，CPU本身制造出來的初衷就是智能化的操縱，自身獨(dú)立工作，與主機(jī)用戶并行操作，在智能模塊中，語音處理模塊、智能通訊模塊以及智能控制模塊技術(shù)均已穩(wěn)步發(fā)展；（3）機(jī)電一體化，機(jī)械與電子信息技術(shù)的集合，是將所有開發(fā)展產(chǎn)品的機(jī)械工作機(jī)構(gòu)與PLC微電子控制模塊、傳感器、以及中轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)糅合的意向綜合性科學(xué)，具有很強(qiáng)的前瞻性，與戰(zhàn)略性，是自動(dòng)化的基礎(chǔ)，因此在不久的將來，可編程序控制器的發(fā)展，不僅取決于產(chǎn)品本身的發(fā)展，還取決于可編程序控制器與其他設(shè)備結(jié)合的進(jìn)一步深化，通過PCL將功能、資源、機(jī)械技術(shù)、管理系統(tǒng)結(jié)合起來，在未來工業(yè)的發(fā)展中，具有舉足輕重的作用及地位。

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